Verona, ottobre 2013!

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1 Verona, ottobre 2013!

2 ORI srl Milano, Italy Sistemi HIPPS elettronici vs meccanici vantaggi e svantaggi

3 Introduzione ORI Srl Storia ORI è una primaria società Italiana attiva nella produzione e commercializzazione di prodotti per il settore Oil & Gas. A fianco della storica attività commerciale, iniziata nel 1949, si è aggiunta la produzione di valvole di sicurezza e sistemi HIPPS nel corso degli ultimi anni. ORI è divisa in 4 BU come segue:

4 Definizioni: HIPPS HIPPS: definizione dell oggetto HIPPS è l acronimo di High Integrity Pressure Protection System e rappresenta quindi un sistema di protezione dalla sovrapressione ad alta integrità. Esso è di fatto un tipo di sistema di sicurezza strumentato (SIS) progettato per impedire l'eccessiva pressurizzazione di un impianto. I sistemi HIPPS sono progettati per isolare la fonte di alta pressione prima che la pressione di design della linea o apparecchiatura protetta venga superata, con le conseguenze del caso. Pertanto, un HIPPS è considerato come una barriera tra una zona di alta pressione e una di bassa pressione in un impianto.

5 Definizioni: SIS ( IEC 61511) HIPPS: definizione dell oggetto SIS è l acronimo per Safety Instrumented Systems e rappresenta quindi un sistema ingegnerizzato di hardware e/o software studiato per adempiere ad una determinata funzione di sicurezza (SIF: Safety Instrumented Function). Queste funzioni di sicurezza sono implementate nell ottica di una strategia di riduzione di rischio tesa ad eliminare per quanto possibile la possibilità di un evento pericoloso

6 HIPPS: esempio Configurazione std API RP 14C ESD system closes SDV on high pressure Full flow SRV Gas out PT T Wellhead Wing valve Unit SDV Choke Separation ANSI 1500 ANSI 600 Blocked Outlet sul separatore Failure sulla Choke valve (stuck o open) La SDV non chiude Interviene la PSV. Liquid out

7 HIPPS: esempio Layer di protezione funzionalmente indipendenti HIPPS/PSV INSTRUMENTED ESD Second Safety Layer First Safety Layer ALARMS CONTROL SYSTEM PROCESS API 14C prescrive due layer di protezione di sicurezza indipendenti

8 HIPPS: esempio «SIS» Voting logic: closes final elements in case of high pressure at 2oo3 PT Small thermal SRV Gas out PT PT PT Wellhead Separation Wing valve Final elements Choke Initiators ANSI 1500 ANSI 600 Liquid out Blocked Outlet sul separatore Failure sulla Choke valve (stuck o open) La PSV è dimensionata solo per espansione termica Il sistema HIPPS deve chiudere per evitare la sovrapressione del separatore

9 HIPPS: esempio Considerazione sulla velocità di intervento HIPPS deve chiudere quanto velocemente? 92.2 MAOP Pressure in Protected Volume [ bara MAOP P HIPPS set point P OPERATING Pressure in Protected Volum e [bara] P HIPPS set point P OPERATING Time [sec] Time [sec] ma ci sono molti altri aspetti da analizzare.

10 HIPPS: Architettura e normative Vecchi standard PRESCRITTIVI: API RP14C IGE/TD9 DIN 3381 (functional unit) DIN V19250 Standard attuali BASATI SU PERFORMANCE IEC IEC (ISA S84.01) Shell DEP

11 Rapporto tra e 61511: HIPPS: Architettura e normative

12 SIL AVG - RRF: HIPPS: Architettura e normative Safety Integrity Level Probability of Failure on Demand Risk Reduction Factor SIL PDF RRF 0 No safety requirements (at all) a No special safety requirements (e.g. only a procedure) to <10-1 > 10 to to <10-2 > 100 to to <10-3 > to to <10-4 > or better b A single safety system is not sufficient (even with redundant components) Il livello di SIL richiesto determina la configurazione del LOOP

13 HIPPS: Architettura e normative SIL AVG - RRF: architettura secondo IEC Safety Integrity Level Architecture for final elements and sensors Architecture when proven in use SIL HWFT Redundancy HWFT Redundancy 1 0 1oo1 0 1oo oo2 0 1oo oo3 1 1oo2 4 Special requirements to IEC Il livello di SIL richiesto determina la configurazione del LOOP

14 HIPPS: Architettura e normative HIPPS 3,65x10-4 CCF: SOL s 1,0x10-4 CCF: FE s 2,3x10-4 PROSAFE Controller (AK7) 5x10-7 CCF: PT s 2,7x10-5 1oo2 for combination of 2 sequential FE s 5,5x10-6 2oo3 for 2oo3 Voting PT 2,2x st FE 2,3x nd FE 2,3x st FE 2 nd FE PT1 & PT2 FAILS PT1 & PT3 FAILS PT2 & PT3 FAILS Final Element 2,3x10-3 Final Element 2,3x10-3 2,7x10-4 2,7x10-4 2,7x10-4 2,7x10-4 2,7x10-4 2,7x10-4 1oo2 1,0x10-6 1oo2 1,0x10-6 PT1 FAILS PT2 FAILS PT1 FAILS PT3 FAILS PT2 FAILS PT3 FAILS Solenoid 1,0x10-3 Solenoid 1,0x10-3 Solenoid 1,0x10-3 Solenoid 1,0x10-3 PT1 1,3x10-4 TF2 1,3x10-4 Input card 1 1,4x10-4 Input card 2 1,4x10-4 PT1 1,3x10-4 PT3 1,3x10-4 Input card 1 1,4x10-4 Input card 3 1,4x10-4 PT2 1,3x10-4 PT3 1,3x10-4 Input card 2 1,4x10-4 Input card 3 1,4x10-4

15 HIPPS: Architettura e normative SIL AVG - RRF: architettura secondo IEC 61511

16 HIPPS Elettronici Iniziatore (PT) Logica Elemento Finale Logica Cablata (SLS-Planar 4) o programmabile (Triconex etc) Elementi finali assiali / a sfera / a farfalla SIS = PT + LS + SOV + SDV+ CCF(s)

17 Iniziatore (PT) Logica Elemento Finale HIPPS Elettronici

18 Iniziatore (PT) Logica Elemento Finale PLC HIPPS Elettronici

19 Iniziatore (PT) Logica Elemento Finale HIPPS Elettronici

20 Iniziatore (PS) Logica Elemento Finale HIPPS Meccanici

21 Iniziatore (PS) Logica Elemento Finale HIPPS Meccanici

22 Iniziatore (PS) Logica Elemento Finale HIPPS Meccanici

23 Iniziatore (POV) Logica Elemento Finale HIPPS Meccanici

24 HIPPS: Elettronici VS Meccanici Considerazione Elettrici Meccanici Distanza da presa pressione Ovunque (>500mt) max. 8 m. Availability (1) definita Non definita Availability (2) 1oo1, 1oo2 e 2oo3 1oo1 e 1oo2 Cablaggi PT, solenoidi e limit switch limit switch Sequence of event recorder si Da DCS con limit switches Tolleranza sul set point ±0,25% ±1% ±3% ±5% Lettura pressione da DCS Si no Notifica di azione Si limit switch Calibrazione / manutenzione dell iniziatore con sistema in funzione Si no

25 HIPPS: Elettronici VS Meccanici HIPPS meccanici HIPPS Elettronici + Plug and play, Stand alone + economicità + semplicità + Affidabilità di componenti meccanici ± Informazioni sullo stato da remoto + Sensori remoti + Singola unità di controllo per stream paralleli + Configurazione 2oo3 + Diagnostica + Test di sistema online - Complessità di progettazione, installazione, commissioning e manutenzione - Posizione della linea di presa pressione - Configurazione a switch o piloti - Assenza di diagnostica

26 HIPPS: Possibili elementi finali Valvole assiali PRO: bassa perdita di carico velocità di chiusura eccellente tenuta compattezza basso peso Tecnologia «proven in use» Insensibilità all utilizzo infrequente CONTRO: disponibilità passaggio ridotto costo

27 HIPPS: Possibili elementi finali Valvole a sfera PRO: bassa perdita di carico reperibilità (range e fornitori) buona tenuta economicità CONTRO: elevati valori di coppia incollaggio delle sedi (PST) elevato stress su tubazioni in caso di chiusura rapida

28 Valvole a farfalla PRO: bassa perdita di carico buona tenuta (3offset) economicità CONTRO: passaggio ridotto range di impiego limitato scarsa reperibilità HIPPS: Possibili elementi finali

29 End Contatti: ORI srl Via Cesare Ajraghi, Milano Italy Ph Fax Web: